EP3422041B1 - Gehäuse zur aufnahme eines strahlformenden elements und eines sensorelements und sensor - Google Patents

Gehäuse zur aufnahme eines strahlformenden elements und eines sensorelements und sensor Download PDF

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EP3422041B1
EP3422041B1 EP17178831.8A EP17178831A EP3422041B1 EP 3422041 B1 EP3422041 B1 EP 3422041B1 EP 17178831 A EP17178831 A EP 17178831A EP 3422041 B1 EP3422041 B1 EP 3422041B1
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EP
European Patent Office
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housing
sensor
sensor housing
collar
collar elements
Prior art date
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Active
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EP17178831.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3422041A1 (de
Inventor
Rainer Mauch
Michael Weigel
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Baumer Electric AG
Original Assignee
Baumer Electric AG
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G01S7/032—Constructional details for solid-state radar subsystems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
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    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/027—Constructional details of housings, e.g. form, type, material or ruggedness

Definitions

  • the invention relates to a housing for receiving a beam-shaping element, for example a lens, and a sensor element comprising a radiation source and / or a radiation receiver, in particular a source and / or a receiver for radar radiation, with a housing surface which has an opening for the beam-shaping element , and a sensor, in particular a radar sensor with such a housing.
  • a beam-shaping element for example a lens
  • a sensor element comprising a radiation source and / or a radiation receiver, in particular a source and / or a receiver for radar radiation
  • Radar sensors generally consist of a transmitter, a receiver and an antenna.
  • the beam-shaping element can be designed as a lens which serves to focus the radiation generated by the sensor element, in particular radar radiation.
  • the lens can be a plastic lens.
  • radar sensors usually have a housing which at least partially protects the components from environmental influences, for example the weather.
  • a cleaning device for cleaning a transparent cover of a camera in particular a lens of the camera with at least one cleaning agent inlet and at least two cleaning agent spray elements is known.
  • the pamphlet EP 1 816 462 A1 shows a sewage immersion probe with a liquid-tight housing with a sensor in the housing and a sensor window on the housing.
  • a wiper for cleaning the outside of the sensor window is assigned to the outside of the sensor window.
  • the wiper is driven by a drive motor arranged in the housing.
  • a sensor which is designed as an ultrasonic sensor, is arranged in a recess on the inside of the housing cover.
  • the beam-shaping elements can be damaged, for example when they come into contact with flying stones, such as occur in off-road use, or even if the sensor is accidentally dropped. It is also known to protect the beam-shaping elements by a surrounding frame. With such solutions, however, dirt or water accumulates, which can mean that no further measurements can be carried out.
  • the object of the invention is to provide a solution in which the risk of damage is low, while at the same time preventing dirt or water from collecting.
  • the housing surface is protruded by at least two collar elements, between which there is a flushing opening.
  • the solution according to the invention makes it possible to protect the jet-shaping element, with the accumulating dirt being able to be washed out through the flushing opening or, for example, being washed out automatically when it rains. In addition, it prevents water from collecting in an unfavorable installation position.
  • the flushing opening widens in the direction away from the housing surface. This can improve the flushability.
  • a housing can simply be removed from a mold if it is manufactured, for example, by an injection molding process.
  • flushing opening extends to the surface of the housing. This allows even small dirt particles to be rinsed out and prevents water from collecting in an unfavorable installation position.
  • the collar elements can be in one piece with the housing, for example in order to enable simple manufacture.
  • the collar elements can be firmly connected to the housing, for example in order to prevent a collar element from being lost.
  • At least one collar element can be repeatedly detachable from the rest of the housing and connected to it in a non-destructive manner. For example, it can be attached to the housing by clicking or latching. Depending on requirements, a collar element can then be attached or not. It is particularly advantageous if there are different collar elements which differ, for example, in terms of shape, width and / or height and, for example, are adapted to different beam-shaping elements. One of the collar elements can then be attached to match the beam-shaping element as required.
  • At least one collar element can be height-adjustable in order, for example, to enable adaptation to different beam-shaping elements or different environments.
  • At least one collar element can be adjustable in a circumferential direction or in a radial direction pointing away from the jet-shaping element in order, for example, to be adaptable to different requirements with regard to the size of the flushing opening.
  • a sensor can comprise a housing according to the invention and a beam-shaping element in order to carry out a measurement.
  • the sensor can have a sensor element with a radiation source and / or a radiation receiver for emitting and / or receiving radiation. According to the invention, it is radar radiation.
  • the beam-shaping element can have a lens or be a lens.
  • the beam-shaping element can in particular be designed to shape a measurement volume.
  • the measurement volume can be elongated and extend away from the housing.
  • the jet-shaping element protrudes from the housing surface, with the jet-shaping element protruding from the collar elements. This protects the beam-shaping element.
  • the collar elements preferably protrude beyond the beam-shaping element by a certain safety distance in order to also provide protection if, for example, the collar elements are elastically deformed.
  • the safety distance can be a firmly defined distance, such as a few millimeters, approximately 5 millimeters, or a certain percentage of the height of the collar elements, for example 10% or 20% of the height.
  • the collar elements advantageously do not influence the transmission and reception characteristics of the sensor.
  • the collar elements therefore do not serve to shape the radiation characteristics of the waves emitted by the radar radiation source and the reception characteristics of the sensor, but merely to protect the beam-shaping element.
  • the collar elements can form an aperture which has at least a size that allows 90%, preferably 95%, in particular 99% of the radiation that emerges from the radiation source to pass through. If the propagation of the radiation is limited, for example, by diffraction, the aperture can have a size that allows radiation of the zeroth and / or first order to pass through.
  • the size can in particular be a function of the wavelength and / or the distance between the aperture and the beam-shaping element.
  • a radiation angle defined by the beam-shaping element can be relevant for the minimum size of the aperture.
  • the flushing opening can be designed to protect at least laterally from objects such as balls with a certain minimum diameter. Larger objects can then not penetrate to the beam-shaping element and damage it.
  • a minimum diameter can be stipulated in a statutory or operational standard. A possible minimum diameter can be around 20 millimeters.
  • the flushing opening can be designed to allow particles with a certain minimum diameter to flow off.
  • a minimum diameter can be stipulated in a statutory or operational standard.
  • the beam-shaping element can be exchangeable, adjustable and / or adjustable in order to enable adaptation to different requirements.
  • the adjustment or adjustment can be possible, for example, by rotation or displacement, it being possible for the rotation or displacement to be carried out manually or by machine. This has the advantage that it is easy to influence the transmission and reception characteristics of the sensor.
  • a detection area of objects can thus be set, for example by means of radar radiation, by changing an opening angle of the measurement volume of the radar sensor.
  • the current opening angle of the measurement volume can also be determined.
  • a direct measurement could take place, for example, the radiation generated by the sensor element.
  • the reflection of the radiation at the first and / or second interface of the beam-shaping element in the sensor element is evaluated.
  • an independent distance measurement system can be introduced, for example an optical triangulation measurement system, a magnetic or a capacitive position determination.
  • this could also serve as a manipulated variable.
  • a setting is made during operation by an actuator, which has the opening angle as a controlled variable.
  • optimum opening angle can be set and / or determined by the operator or the internal signal processing.
  • the collar elements can be useful for use with a predefined set of lenses. For example, you can have a height that is still higher than the longest lens.
  • the collar elements can be interchangeable, with different collar elements being present in a set of collar elements, each of which can be used with at least one lens.
  • the housing surface can be designed to be flat in order to allow liquid media, in particular water, to drain off easily.
  • the housing surface can be convex in order to support the drainage.
  • the collar elements can be arranged on opposite sides of the jet-shaping element in order to offer good protection.
  • the beam-shaping element can be arranged between the collar elements.
  • Parts of the jet-shaping element protruding from the housing surface can be arranged in a volume delimited by the collar elements in order to enable protection on all sides.
  • the volume can be limited by surfaces that run in a straight line from one collar element to the other.
  • a beam-shaping element 2 which is positioned above a radiation source 21 and / or a radiation receiver 22 (shown in FIG Figure 5 ), which are parts of a sensor element 121, is in this case a lens 25 which protrudes through an opening 4 in a housing surface 3 of the housing 1.
  • collar elements 5 protrude from the housing surface 3. They protrude beyond the beam-shaping element 2 by a safety distance 18 (shown in FIG Figure 3 ), which in this case is relatively small.
  • the housing surface 3 is polygonal, in this case square, the collar elements 5 being arranged at the corners 7 of the square.
  • the collar elements 5 therefore offer good protection to the outside.
  • the housing 1 also has fastening elements 82 with holes 83 for fastening the housing 1 to other elements.
  • connection area 80 An electrical connection, for example to signal processing, is possible in a connection area 80.
  • the housing surface 3 is flat, but in an alternative configuration it can also be convex, for example, in order to allow liquids or other media to flow off easily.
  • the flushing openings 6 each extend as far as the housing surface 3, so that even small particles can be completely flushed out.
  • the flushing openings 6 each widen.
  • the housing 1, which can be produced in an injection molding step can easily be removed from the mold.
  • this embodiment has the advantage that a measurement volume 9 that widens in a conical or funnel-shaped manner towards the top, ie away from the housing surface 3 in the height direction 15, is not impaired.
  • the collar elements 5 are spaced apart from the beam-shaping element 2 in a radial direction 17 pointing away from the jet-shaping element 2, which runs perpendicular to the height direction 15, in order not to impair the measurement volume 9.
  • the measurement volume 9 results from the radiation characteristics of the sensor element 121 and the beam-shaping effect of the beam-shaping element 2.
  • the collar elements 5 therefore in particular do not serve to influence the transmission and reception characteristics of the sensor, but only to protect the beam-shaping element 2.
  • the collar elements 5 are formed in one piece with the rest of the housing 1.
  • the collar elements 5 can also be separable from the rest of the housing 1, in particular without the collar elements 5 or the housing 1 being destroyed in the process. This makes it possible, for example, to use different collar elements 5 which differ, for example, with regard to a height 8 in the height direction 15 or a width in a circumferential direction 16 around the beam-shaping element 2.
  • collar elements 5 of alternative design can be height-adjustable, for example in order to enable adaptation to beam-shaping elements 2 of different heights.
  • the jet-shaping element 2 is located within a volume 55 which is delimited by the collar elements 5 and surfaces running in a straight line between the collar elements 5. The beam-shaping element 2 is thereby protected on all sides.
  • the beam-shaping element 2 can be exchangeable in order to generate certain shapes of measurement volumes 9. Furthermore, the beam-shaping element 2 can be adjusted and / or adjusted For example, it can be screwed into or out of the housing by a helical rotation in order to generate different measurement volumes 9 in this way, for example.
  • a sensor element 121 comprises a radiation source 21 and a radiation receiver 22 and, together with the beam-shaping element 2 in the form of the lens 25, generates a measurement volume 9.
  • the measurement volume 9 lies within the aperture formed by the collar elements 5.
  • the shape of the measurement volume 9 is influenced, among other things, by the diffraction of the radiation that is used for the measurement.
  • Figures 6 and 7th Diagrams are shown which show the intensity or the summed up intensity of a radiation schematically with respect to an angle.
  • the main intensity is in the zero order, so that an aperture should at least allow this zero order to pass.
  • it also allows the first order 71 of the radiation to pass, so that approximately 100 percent of the radiation can be used for the measurement.
  • a volume in which at least 90%, preferably 95%, especially 99% of the intensity of the radiation is located can be regarded as the measurement volume 9.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Aufnahme eines strahlformenden Elements, etwa einer Linse, und eines Sensorelements umfassend eine Strahlungsquelle und/oder einen Strahlungsempfänger, insbesondere eine Quelle und/oder einen Empfänger für Radarstrahlung, mit einer Gehäusefläche, die eine Öffnung für das strahlformende Element aufweist, sowie einen Sensor, insbesondere einen Radarsensor mit einem solchen Gehäuse.
  • Radarsensoren bestehen im Allgemeinen aus einem Sender, einem Empfänger und einer Antenne. Das strahlformende Element kann als Linse ausgebildet sein, die zur Fokussierung der von dem Sensorelement erzeugten Strahlung, insbesondere Radarstrahlung dient. Die Linse kann eine Kunstofflinse sein. Des Weiteren weisen Radarsensoren üblicherweise ein Gehäuse auf, welches die Komponenten zumindest teilweise vor Umwelteinflüssen, beispielsweise Witterung, schützt.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2015 217 546 B3 ist eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer transparenten Abdeckung einer Kamera, insbesondere einer Linse der Kamera mit wenigstens einem Reinigungsmittelzulauf und mindestens zwei Reinigungsmittelsprühelementen bekannt.
  • Die Druckschrift EP 1 816 462 A1 zeigt eine Abwasser-Tauchsonde mit einem flüssigkeitichten Gehäuse mit einem Sensor in dem Gehäuse und einem Sensorfenster an dem Gehäuse. Dem Sensorfenster ist aussenseitig ein Wischer zur aussenseitigen Reinigung des Sensorfensters zugeordnet. Der Wischer wird durch einen in dem Gehäuse angeordneten Antriebsmotor angetrieben. An der Innenseite des Gehäusedeckels ist hierbei in einer Mulde ein Sensor angeordnet, der als Ultraschall-Sensor ausgebildet ist.
  • Problematisch bei einigen bisherigen Gehäusen ist, dass die strahlformenden Elemente zum Beispiel beim Kontakt mit herumfliegenden Steinen, wie sie im Offroad-Einsatz auftreten, oder schon bei einem versehentlichen Fallenlassen des Sensors beschädigt werden können. Bekannt ist auch, die strahlformenden Elemente durch einen umlaufenden Rahmen zu schützen. Bei solchen Lösungen sammelt sich jedoch Schmutz oder Wasser an, was dazu führen kann, dass keine Messung mehr durchgeführt werden kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung bereitzustellen, bei der das Risiko von Beschädigungen gering ist, wobei gleichzeitig vermieden werden soll, dass sich Schmutz oder Wasser ansammeln kann.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, dass die Gehäusefläche von wenigstens zwei Kragenelementen überragt ist, zwischen denen sich eine Spülöffnung befindet.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, das strahlformende Element zu schützen, wobei der sich ansammelnde Dreck durch die Spülöffnung ausgewaschen werden kann oder beispielsweise bei Regen selbsttätig ausgewaschen wird. Darüber hinaus wird verhindert, dass sich Wasser bei ungünstiger Einbaulage ansammeln kann.
  • Die erfindungsgemäße Lösung kann mit den folgenden, jeweils für sich vorteilhaften und beliebig miteinander kombinierbaren Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen weiter verbessert werden.
  • Eine besonders einfache Herstellung bei einer guten Schutzwirkung ist möglich, wenn die Gehäusefläche polygonal ist und die Kragenelemente an den Ecken angeordnet sind.
  • Um eine besonders gute Reinigungswirkung zu erzielen, kann zwischen den Ecken jeweils eine Spülöffnung sein. Dadurch ist eine Reinigung oder ein Ausspülen in mehreren Richtungen möglich. Es verhindert auch das Ansammeln von Wasser bei ungünstiger Einbaulage.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung weitet sich die Spülöffnung in Richtung weg von der Gehäusefläche. Dadurch kann die Durchspülbarkeit verbessert sein. Zum anderen kann ein solches Gehäuse einfach aus einer Form entnommen werden, wenn es zum Beispiel durch ein Spritzgussverfahren hergestellt wird.
  • Vorteilhaft für das Entformen aus einer Spritzgussform ist es auch, wenn sich die Kragenelemente von der Gehäusefläche weg verjüngen.
  • Ein besonderes effizientes Spülen ist möglich, wenn die Spülöffnung bis zur Gehäusefläche reicht. Dies erlaubt das Ausspülen auch kleiner Verschmutzungsteile und verhindert das Ansammeln von Wasser bei ungünstiger Einbaulage.
  • Die Reinigung kann erleichtert sein, wenn die Spülöffnung entlang der gesamten Höhe der Kragenelemente durchgängig ist.
  • Die Kragenelemente können einteilig mit dem Gehäuse sein, beispielsweise um eine einfache Herstellbarkeit zu ermöglichen. In einer weiteren Ausgestaltung können die Kragenelemente fest mit dem Gehäuse verbunden sein, beispielsweise um zu verhindern, dass ein Kragenelement verloren geht.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann mindestens ein Kragenelement vom Rest des Gehäuses wiederholt zerstörungsfrei lösbar und mit diesem verbindbar sein. Es kann zum Beispiel durch Klicken oder Rasten an dem Gehäuse angebracht werden. Je nach Bedarf kann dann ein Kragenelement angebracht werden oder nicht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn verschiedene Kragenelemente vorhanden sind, die sich zum Beispiel in Form, Breite und/oder Höhe unterscheiden und zum Beispiel an verschiedene strahlformende Elemente angepasst sind. So kann dann nach Bedarf eines der Kragenelemente passend zum strahlformenden Element angebracht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann mindestens ein Kragenelement höhenverstellbar sein, um beispielsweise eine Anpassung an verschiedene strahlformende Elemente oder verschiedene Umgebungen zu ermöglichen.
  • In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung kann mindestens ein Kragenelement in einer Umfangsrichtung oder in einer vom strahlformenden Element weg weisenden Radialrichtung verstellbar sein, um zum Beispiel an verschiedene Anforderungen bezüglich der Größe der Spülöffnung anpassbar zu sein.
  • Ein Sensor kann ein erfindungsgemäßes Gehäuse und ein strahlformendes Element umfassen, um eine Messung durchzuführen. Der Sensor kann ein Sensorelement mit einer Strahlungsquelle und/oder einem Strahlungsempfänger zum Aussenden und/oder Empfangen von Strahlung aufweisen. Erfindungsgemäß handelt es sich um Radarstrahlung. Das strahlformende Element kann eine Linse aufweisen oder eine Linse sein. Das strahlformende Element kann insbesondere zur Formung eines Messvolumens ausgestaltet sein. Das Messvolumen kann länglich sein und sich vom Gehäuse weg erstrecken.
  • Erfindungsgemäss ragt das strahlformende Element aus der Gehäusefläche, wobei das strahlformende Element von den Kragenelementen überragt ist. Dadurch ist das strahlformende Element geschützt.
  • Vorzugsweise überragen die Kragenelemente das strahlformende Element um einen bestimmten Sicherheitsabstand, um auch noch Schutz zu gewähren, wenn beispielsweise die Kragenelemente elastisch verformt werden. Der Sicherheitsabstand kann ein fest definierter Abstand, wie ein paar Millimeter, etwa 5 Millimeter, sein, oder ein bestimmter Prozentsatz der Höhe der Kragenelemente, beispielsweise 10 % oder 20 % der Höhe.
  • Vorteilhafterweise beeinflussen die Kragenelemente nicht die Sende- und Empfangscharakteristik des Sensors. Die Kragenelemente dienen also nicht zur Formung der Abstrahlcharakteristik der von der Radarstrahlungsquelle ausgesandten Wellen und der Empfangscharakteristik des Sensors, sondern lediglich zum Schutz des strahlformenden Elementes.
  • Dazu können die Kragenelemente eine Apertur formen, die mindestens eine Größe aufweist, die 90 %, vorzugsweise 95 %, insbesondere 99 % der Strahlung, die aus der Strahlungsquelle austritt, passieren lässt. Ist die Ausbreitung der Strahlung beispielsweise durch Beugung begrenzt, so kann die Apertur eine Größe aufweisen, die ein Passieren von Strahlung der nullten und/oder ersten Ordnung zulässt. Die Größe kann insbesondere eine Funktion der Wellenlänge und/oder des Abstandes der Apertur vom strahlformenden Element sein. Ein durch das strahlformende Element definierter Abstrahlwinkel kann relevant für die minimale Größe der Apertur sein.
  • Die Spülöffnung kann dazu ausgestaltet sein, zumindest seitlich vor Objekten wie Kugeln mit einem bestimmten Mindestdurchmesser zu schützen. Größere Objekte können dann nicht zum strahlformenden Element vordringen und dieses schädigen. Ein solcher Mindestdurchmesser kann in einem gesetzlichen oder betrieblichen Standard festgeschrieben sein. Ein möglicher Mindestdurchmesser kann etwa 20 Millimeter betragen.
  • Um sicherzustellen, dass Verschmutzungen effizient ausgewaschen werden, oder sich kein Wasser bei ungünstiger Einbaulage ansammelt, kann die Spülöffnung dazu ausgestaltet sein, Partikel mit einem bestimmten Mindestdurchmesser, abfließen lassen zu können. Ein solcher Mindestdurchmesser kann in einem gesetzlichen oder betrieblichen Standard festgeschrieben sein.
  • Dies hat den Vorteil, dass bei Einsatz des Sensors mit dem erfindungsgemässen Gehäuse im landtechnischen Umfeld eine Reinigung von Verschmutzungen, welche beispielsweise von Boden- oder Pflanzenmaterial resultieren, vereinfacht ist.
  • Das strahlformende Element kann austauschbar, verstellbar und/oder justierbar sein, um eine Anpassung an verschiedene Anforderungen zu ermöglichen. Die Verstellung oder Justierung kann beispielsweise durch Drehung oder Verschiebung möglich sein, wobei die Drehung oder Verschiebung manuell oder maschinell durchgeführt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass eine Beeinflussung der Sende- und Empfangscharakteristik des Sensors einfach möglich ist. Damit lässt sich ein Erkennungsbereich von Objekten, beispielsweise mittels Radarstrahlung durch Veränderung eines Öffnungswinkels des Messvolumens des Radarsensors einstellen.
  • Durch direktes oder indirektes Messen des Abstandes des strahlformenden Elements vom Sensorelement kann darüber hinaus der aktuelle Öffnungswinkel des Messvolumens bestimmt werden. Eine direkte Messung könnte bspw. das vom Sensorelement erzeugte Strahlung erfolgen. Dabei wird die Reflexion der Strahlung an der ersten und/oder zweiten Grenzfläche des strahlformenden Elements im Sensorelement ausgewertet. Bei einer indirekten Messung kann ein unabhängiges Distanzmesssystem eingeführt werden, bspw. ein optisches Triangulationsmesssystem, eine magnetische oder eine kapazitive Positionsermittlung. Bei einer maschinellen Verstellung im Fertigungsprozess könnte dies auch als Stellgrösse dienen. Des Weiteren ist eine Einstellung im Betrieb durch einen Stellantrieb erfolgen, der als Regelgrösse den Öffnungswinkel hat.
  • Dies ermöglicht eine besonders einfache Variantenbildung im Fertigungsprozess (in Bezug auf das Merkmal Öffnungswinkel). Darüber hinaus kann im Betrieb ein für die Anwendung optimaler Öffnungswinkel vom Bediener oder der internen Signalverarbeitung gesetzt und/oder ermittelt werden.
  • Die Kragenelemente können für die Benutzung mit einem vordefinierten Satz von Linsen nutzbar sein. Beispielsweise können Sie eine Höhe aufweisen, die die längste Linse immer noch überragt.
  • In einer alternativen Ausgestaltung können die Kragenelemente austauschbar sein, wobei in einem Satz von Kragenelementen verschiedene Kragenelemente vorhanden sind, die mit jeweils mindestens einer Linse nutzbar sind.
  • Die Gehäusefläche kann eben ausgestaltet sein um ein einfaches Abfließen von flüssigen Medien, insbesondere Wasser zu ermöglichen. In einer anderen Ausgestaltung kann die Gehäusefläche konvex ausgestaltet sein, um das Abfließen zu unterstützen.
  • Vorzugsweise sind mindestens drei Kragenelemente vorhanden. Dadurch wird ein guter Schutzeffekt erzielt.
  • Die Kragenelemente können an sich gegenüberliegenden Seiten des strahlformenden Elementes angeordnet sein, um einen guten Schutz zu bieten. Das strahlformende Element kann zwischen den Kragenelementen angeordnet sein.
  • Von der Gehäusefläche vorstehende Teile des strahlformenden Elements können in einem von den Kragenelementen begrenzten Volumen angeordnet sein, um einen allseitigen Schutz zu ermöglichen. Das Volumen kann dabei durch Flächen, die geradlinig von einem Kragenelement zum anderen verlaufen, begrenzt sein.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausgestaltungen mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die dabei dargestellten vorteilhaften Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind jeweils voneinander unabhängig und können beliebig miteinander kombiniert werden, je nachdem, wie dies im Anwendungsfall notwendig ist.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform;
    Fig. 2
    eine Aufsicht auf die erste Ausführungsform aus Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Frontalansicht der ersten Ausführungsform aus Fig. 1;
    Fig. 4
    eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform aus Fig. 1;
    Fig. 5
    eine schematische Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform;
    Fig. 6
    eine schematische Darstellung der Intensität einer von einer Linse geformten Strahlung in Abhängigkeit vom Winkel; und
    Fig. 7
    eine schematische Darstellung der akkumulierten Intensität einer von einer Linse geformten Strahlung in Abhängigkeit vom Winkel.
  • In den Figuren 1 bis 4 ist eine erste Ausführungsform eines Gehäuses 1 eines Sensors 100 gezeigt. Ein strahlformendes Element 2, das über einer Strahlungsquelle 21 und/oder einem Strahlungsempfänger 22 (dargestellt in Figur 5), die Teile eines Sensorelementes 121 sind, angeordnet ist, ist in diesem Fall eine Linse 25, die durch eine Öffnung 4 in einer Gehäusefläche 3 des Gehäuses 1 ragt.
  • Um das strahlformende Element 2 zu schützen, ragen Kragenelemente 5 von der Gehäusefläche 3 hervor. Sie überragen das strahlformende Element 2 um einen Sicherheitsabstand 18 (dargestellt in der Figur 3), der in diesem Fall relativ klein ist. Die Höhe 8 der Kragenelemente 5, die entlang einer von der Gehäusefläche 3 weg weisenden Höhenrichtung 15 gemessen ist, ist größer als die entsprechende Höhe 28 des strahlformenden Elementes 2 bzw. des Überstandes des strahlformenden Elements 2 aus der Gehäusefläche 3. Zwischen den Kragenelementen 5 befindet sich jeweils eine Spülöffnung 6, durch die anfallender Dreck abgeführt oder ausgespült werden kann.
  • Die Gehäusefläche 3 ist polygonal, in diesem Fall viereckig, wobei die Kragenelemente 5 an den Ecken 7 des Vierecks angeordnet sind. Die Kragenelemente 5 bieten daher einen guten Schutz nach außen.
  • Das Gehäuse 1 weist ferner Befestigungselemente 82 mit Löchern 83 zur Befestigung des Gehäuses 1 an weiteren Elementen auf.
  • In einem Anschlussbereich 80 ist ein elektrischer Anschluss zum Beispiel an eine Signalverarbeitung möglich.
  • Die Gehäusefläche 3 ist eben ausgestaltet, kann in einer alternativen Ausgestaltung jedoch auch zum Beispiel konvex ausgestaltet sein um ein einfaches Abfließen von Flüssigkeiten oder anderen Medien zu ermöglichen.
  • Die Spülöffnungen 6 reichen jeweils bis zur Gehäusefläche 3, sodass auch kleine Teilchen vollständig ausgespült werden können.
  • In der Höhenrichtung 15 (dargestellt in der Figur 3, die weg von der Gehäusefläche 3 weist, weiten sich die Spülöffnungen 6 jeweils auf. Dadurch kann das Gehäuse 1, das in einem Spritzgussschritt hergestellt werden kann, leicht entformt werden. Ferner hat diese Ausgestaltung den Vorteil, dass ein sich nach oben hin, d.h. von der Gehäusefläche 3 weg in der Höhenrichtung 15 kegelförmig oder trichterförmig erweiterndes Messvolumen 9 nicht beeinträchtigt wird.
  • Die Kragenelemente 5 sind in einer vom strahlformenden Element 2 weg weisenden Radialrichtung 17, die senkrecht zur Höhenrichtung 15 verläuft, vom strahlformenden Element 2 beabstandet, um das Messvolumen 9 nicht zu beeinträchtigen. Das Messvolumen 9 ergibt sich aus der Abstrahlcharakteristik des Sensorelementes 121 und der strahlformenden Wirkung des strahlformenden Elementes 2. Die Kragenelemente 5 dienen also insbesondere nicht zur Beeinflussung der Sende- und Empfangscharakteristik des Sensors sondern lediglich zum Schutz des strahlformenden Elementes 2.
  • In der gezeigten Ausgestaltung sind die Kragenelemente 5 einteilig mit dem Rest des Gehäuses 1 ausgebildet. In alternativen Ausgestaltungen können die Kragenelemente 5 auch vom Rest des Gehäuses 1 abtrennbar sein, insbesondere ohne dass dabei die Kragenelemente 5 oder das Gehäuse 1 zerstört werden. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, verschiedene Kragenelemente 5 zu verwenden, die sich zum Beispiel bezüglich einer Höhe 8 in der Höhenrichtung 15 oder einer Breite in einer Umfangsrichtung 16 um das strahlformende Element 2 herum unterscheiden.
  • Ebenso können alternativ ausgestaltete Kragenelemente 5 höhenverstellbar sein, etwa um eine Anpassung an verschieden hohe strahlformende Elemente 2 zu ermöglichen.
  • Das strahlformende Element 2 befindet sich innerhalb eines Volumens 55, das durch die Kragenelemente 5 und zwischen den Kragenelementen 5 geradlinig verlaufende Flächen begrenzt ist. Das strahlformende Element 2 ist dadurch allseitig geschützt.
  • Insbesondere in den Figuren 1 und 4 ist zu erkennen, dass ein Kreis mit einem bestimmten Mindestdurchmesser in die Spülöffnung 6 einschreibbar ist, um zu garantieren, dass Partikel einer bestimmten Größe ausgespült werden können.
  • Das strahlformende Element 2 kann austauschbar sein, um bestimmte Formen von Messvolumina 9 zu erzeugen. Ferner kann das strahlformende Element 2 justierbar und/oder verstellbar sein, beispielsweise kann es durch eine schraubenförmige Drehung in das Gehäuse hinein oder aus dem Gehäuse hinaus geschraubt werden, um so zum Beispiel verschiedene Messvolumina 9 zu erzeugen.
  • In Fig. 5 ist eine weitere Ausgestaltung gezeigt. Ein Sensorelement 121 umfasst eine Strahlungsquelle 21 und einen Strahlungsempfänger 22 und erzeugt zusammen mit dem strahlformenden Element 2 in Form der Linse 25 ein Messvolumen 9. Auch hier liegt das Messvolumen 9 innerhalb der Apertur, die von den Kragenelementen 5 gebildet wird.
  • Die Form des Messvolumens 9 wird unter anderem von der Beugung der Strahlung beeinflusst, die zur Messung verwendet wird. In den Figuren 6 und 7 sind Diagramme gezeigt, die die Intensität bzw. die aufsummierte Intensität einer Strahlung schematisch bezüglich eines Winkels zeigen. Die Hauptintensität befindet sich in der nullten Ordnung, sodass eine Apertur zumindest diese nullte Ordnung passieren lassen sollte. Idealerweise lässt sie auch die erste Ordnung 71 der Strahlung passieren, sodass annähernd 100 Prozent der Strahlung zur Messung verwendet werden können.
  • Als Messvolumen 9 kann ein Volumen angesehen werden, in dem sich mindestens 90 %, vorzugsweise 95 %, speziell 99 % der Intensität der Strahlung befinden.

Claims (14)

  1. Sensorgehäuse (1) mit einem strahlformenden Element (2) sowie einem Sensorelement (121), umfassend eine Strahlungsquelle (21) und/oder einen Strahlungsempfänger (22), und mit einer Gehäusefläche (3), die eine Öffnung (4) für das strahlformende Element (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlformende Element (2) als eine Linse (25) zur Strahlformung von Radarstrahlung ausgeführt ist, wobei die Linse (25) aus der Gehäusefläche (3) ragt und die Gehäusefläche (3) und die Linse (25) zum Schutz der Linse (25) von wenigstens zwei Kragenelementen (5) überragt ist, wobei sich zwischen den beiden Kragenelementen(5) eine Spülöffnung (6) befindet.
  2. Sensorgehäuse (1) nach Anspruch 1, wobei die Gehäusefläche (3) polygonal ist und die Kragenelemente (5) an den Ecken (7) angeordnet sind.
  3. Sensorgehäuse (1) nach Anspruch 2, wobei zwischen den Ecken (7) jeweils eine Spülöffnung (6) ist, durch die sich ansammelnder Dreck ausgewaschen werden kann und/oder bei Regen selbsttätig ausgewaschen wird und/oder verhindert wird, dass sich Wasser bei ungünstiger Einbaulage ansammeln kann.
  4. Sensorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Spülöffnung (6) in Richtung weg von der Gehäusefläche (3) weitet.
  5. Sensorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Spülöffnung (6) bis zur Gehäusefläche (3) reicht.
  6. Sensorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Spülöffnung (6) entlang der gesamten Höhe (8) der Kragenelemente (5) durchgängig ist.
  7. Sensorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestens ein Kragenelement (5) vom Rest des Gehäuses (1) wiederholt zerstörungsfrei lösbar und mit diesem verbindbar ist.
  8. Sensorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mindestens ein Kragenelement (5) höhenverstellbar ist.
  9. Sensorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das strahlformende Element (2) austauschbar ausgeführt ist.
  10. Sensorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das strahlformende Element (2) zur Einstellung der Sende-und Empfangscharakteristik eines Sensors (100) verstellbar und/oder justierbar ausgeführt ist.
  11. Sensorgehäuse (1) nach Anspruch 10, wobei eine Verstellung oder Justierung durch Drehung oder Verschiebung erfolgt.
  12. Sensorgehäuse (1) nach Anspruch 11, wobei die Drehung oder die Verschiebung manuell oder maschinell durchführbar ist.
  13. Sensorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Kragenelemente (5) ein Messvolumen (9) des strahlformenden Elements (2) unbeeinträchtigt lassen.
  14. Radarsensor (100) mit einem Sensorgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 für den Einsatz im landtechnischen Umfeld.
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